Syn Flood 攻击 及其一般防御方法

防火墙通知受到Syn Flood攻击,并解释说:

A SYN Flood is an attempt to consume memory and resources. A Normal TCP/IP connection is established with an exchange of packets. A SYN packet, a SYN/ACK packet returned and then a final ACK packet. While the machine is waiting for the returning ACK packet, memory is consumed on the host machine in the attempt to retain the state of open connections.

(SYN Flood 企图消耗目标机的内存和资源。建立正常的TCP/IP连接时有一个数据包的交换。“目标机”接收到一个“请求连接机”发送的SYN包,就会返回一个SYN/ACK包,最后接收一个“请求连接机”返回的ACK包。当目标机在等待“请求连接机”返回ACK包时,为保持开放连接的状态,就会消耗内存。)

a. SYN Food攻击是利用特殊的程序,设置TCP的Header,向服务器端不断地成倍发送只有SYN标志的TCP连接请求。当服务器接收的时候,都认为是没有建立起来的连接请求,于是为这些请求建立会话,排到缓冲区队列中。如果你的SYN请求超过了服务器能容纳的限度,缓冲区队列满,那么服务器就不再接收新的请求了。其他合法用户的连接都被拒绝掉。此时,服务器已经无法再提供正常的服务了,所以SYN Food攻击是拒绝服务攻击。

b. SYN Flood是当前最流行的DoS(拒绝服务攻击)与DdoS(分布式拒绝服务攻击)的方式之一,这是一种利用TCP协议缺陷,发送大量伪造的TCP连接请求,从而使得被攻击方资源耗尽(CPU满负荷或内存不足)的攻击方式。

要明白这种攻击的基本原理,还是要从TCP连接建立的过程开始说起:

TCP与UDP不同,它是基于连接的,也就是说:为了在服务端和客户端之间传送TCP数据,必须先建立一个虚拟电路,也就是TCP连接,建立TCP连接的标准过程是这样的:

首先,请求端(客户端)发送一个包含SYN标志的TCP报文,SYN即同步(Synchronize),同步报文会指明客户端使用的端口以及TCP连接的初始序号;

第二步,服务器在收到客户端的SYN报文后,将返回一个SYN+ACK的报文,表示客户端的请求被接受,同时TCP序号被加一,ACK即确认(Acknowledgement)。

第三步,客户端也返回一个确认报文ACK给服务器端,同样TCP序列号被加一,到此一个TCP连接完成。

以上的连接过程在TCP协议中被称为三次握手(Three-way Handshake)。

问题就出在TCP连接的三次握手中,假设一个用户向服务器发送了SYN报文后突然死机或掉线,那么服务器在发出SYN+ACK应答报文后是无法收到客户端的ACK报文的(第三次握手无法完成),这种情况下服务器端一般会重试(再次发送SYN+ACK给客户端)并等待一段时间后丢弃这个未完成的连接,这段时间的长度我们称为SYN Timeout,一般来说这个时间是分钟的数量级(大约为30秒-2分钟);一个用户出现异常导致服务器的一个线程等待1分钟并不是什么很大的问题,但如果有一个恶意的攻击者大量模拟这种情况,服务器端将为了维护一个非常大的半连接列表而消耗非常多的资源—-数以万计的半连接,即使是简单的保存并遍历也会消耗非常多的CPU时间和内存,何况还要不断对这个列表中的IP进行SYN+ACK的重试。实际上如果服务器的TCP/IP栈不够强大,最后的结果往往是堆栈溢出崩溃。

即使服务器端的系统足够强大,服务器端也将忙于处理攻击者伪造的TCP连接请求而无暇理睬客户的正常请求(毕竟客户端的正常请求比率非常之小),此时从正常客户的角度看来,服务器失去响应,这种情况我们称作:服务器端受到了SYN Flood攻击(SYN洪水攻击)。

从防御角度来说,有几种简单的解决方法:

第一种是缩短SYN Timeout时间,由于SYN Flood攻击的效果取决于服务器上保持的SYN半连接数,这个值=SYN攻击的频度 x SYN Timeout,所以通过缩短从接收到SYN报文到确定这个报文无效并丢弃改连接的时间,例如设置为20秒以下(过低的SYN Timeout设置可能会影响客户的正常访问),可以成倍的降低服务器的负荷。

第二种方法是设置SYN Cookie,就是给每一个请求连接的IP地址分配一个Cookie,如果短时间内连续受到某个IP的重复SYN报文,就认定是受到了攻击,以后从这个IP地址来的包会被丢弃。

可是上述的两种方法只能对付比较原始的SYN Flood攻击,缩短SYN Timeout时间仅在对方攻击频度不高的情况下生效,SYN Cookie更依赖于对方使用真实的IP地址,如果攻击者以数万/秒的速度发送SYN报文,同时利用SOCK_RAW随机改写IP报文中的源地址,以上的方法将毫无用武之地。

c. TCP SYN Flood是一种常见,而且有效的远程拒绝服务(Denial of Service)攻击方式,它通过一定的操作破坏TCP三次握手建立正常连接,占用并耗费系统资源,使得提供TCP服务的主机系统无法正常工作。

由于TCP SYN Flood是通过网络底层对服务器进行攻击的,它可以在任意改变自己的网络地址的同时,不被网络上的其他设备所识别,这样就给公安部门追查犯罪来源造成很大的困难。

在国内与国际的网站中,这种攻击屡见不鲜。在今年年中的一个拍卖网站上,曾经有犯罪分子利用这种手段,在低价位时阻止其他用户继续对商品拍卖,干扰拍卖过程的正常运作。

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综上所述,SYN Flood攻击通常用于对付服务器;目前没有很好的办法对付SYN Flood攻击。

可是,我的机器没有开设服务器,也受到了攻击。当然,防火墙的解释中没有提到服务器的事情。此外,防火墙为我挡住了这些攻击。

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